永磁同步电机矢量控制(九)——基于id=0矢量控制的三闭环位置控制系统

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1 什么是三闭环控制系统?

在双闭环(速度环和电流环)控制的基础上,在转速外环外再加一个位置外环,这个位置外环的主要作用是使得电机准确的跟随位置给定,所以又称为位置闭环系统。他的原理和双闭环系统相似,通过电机的目标位置和实际位置做差,得到的偏差量作为转速调节器的速度给定。位置偏差越大,相应的转速给定也越大。

跟双闭环控制系统最大的区别就是,三闭环主要解决的是使得电机转到哪的问题,而双闭环主要解决的是转多快的问题。

2 三闭环系统的控制原理和搭建

图是模糊PI的,但是我做的是个普通PI的,但是模糊PI确实是个好办法,有机会还是可以研究研究的。

从控制原理上来讲,位置环的作用就是让电机转到指定的位置。由于位置控制常用在雕刻机和车床上,所以需要很高的控制精度,并且一定不能有超调。所以为了避免一般而言,位置换PI用纯比例控制器。

3 实验结果

其实本质上就是在双闭环的基础上加了一个位置环,其实难度和结构都比较简单,但是要实现高的精度,还有很快的相应速度,如果纯PI需要特别理想的参数,或者就是增加前馈补偿,本次我只是尝试了调PI的方法。

下图是转子位置给定和实际位置图,红色的是实际位置角,蓝色的是给定。

再看带载运行的情况,有小范围的波动,以上四次波动分别为  2N 4N 10N 15N,可以看出都能够快速回到给定位置。

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